CN104084421B - 一种高速线材轧机无孔型轧制82b盘条的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金行业棒线变形工艺的技术领域，具体涉及一种高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺，目的在于不需要特殊设备，加工成本低，易实现工业化生产，解决无孔轧制生产工艺存在的钢料脱方问题，使生产事故率大幅降低，产品质量得以提高，提高经济效益，所采用的技术方案为：包括以下步骤：1)加热82B钢坯；2)无孔型平辊粗轧机组轧制，轧制过程中控制每道次的延伸系数为1.20～1.45，宽展系数为0.10～0.65，轧制过程中钢坯的运行速度为0.20m/s～1.04m/s；3)依次进入中轧机组和预精轧机组进行轧制；4)精轧机组轧制；5)经过水冷，进入吐丝机得到线材盘条；6)经过风冷、集卷运输，最后打包入库，得到成品82B高速线材盘条。

Description

一种高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺

技术领域

本发明属于冶金行业棒线变形工艺的技术领域，具体涉及一种高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺。

背景技术

高速线材轧机的年产量、及轧辊消耗、电耗和作业率等技术经济指标是衡量生产线的关键因素，决定着生产成本的态势，预示者企业的生存指数。目前，国内高速线材轧机采用孔型轧制生产工艺，其通过轧辊加工孔槽、用轧机的孔型实现钢料的变形，得到所需要的尺寸，这种工艺始终无法从根本上有效降低轧辊消耗、电耗和提高作业率，轧机产能得不到进一步释放。

近年来无孔型轧制生产工艺在棒材生产上得到应用，并且对轧钢厂高产、优质、低耗起到明显效果。但是由于钢料脱方无法解决，无法应用到大机架间距的轧机区域，高速线材轧机生产市场紧缺的82B预应力盘条，82B钢种用途广泛、性能要求苛刻，工艺控制难度大，属高碳钢系列中的高端产品，其变形制度、温度制度和速度制度具有特殊性，面对众多技术难题，国内没有高速线材厂家采用无孔型轧制高新工艺技术生产82B预应力盘条。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种不需要特殊设备，加工成本低，易实现工业化生产，解决了无孔轧制生产工艺存在的钢料脱方问题，使生产事故率大幅降低，产品质量得以提高，具有明显的经济效益的高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：包括以下步骤：

1)将82B钢坯送入加热炉，加热至980℃～1100℃；

2)对步骤1)的82B钢坯进行6道次的无孔型平辊粗轧机组轧制得到方钢，六架轧机平立交替，轧制过程中控制每道次的延伸系数为1.20～1.45，宽展系数为0.10～0.65，轧制过程中钢坯的运行速度为0.20m/s～1.04m/s；

3)步骤2)得到的方钢经过飞剪剪切头尾，然后依次进入6架中轧机组和6架预精轧机组进行轧制得到圆钢，中轧机组和预精轧机组采用全线平立交替；

4)步骤3)得到的圆钢经过飞剪剪切头尾，然后进入双模块精轧机组轧制得到所需尺寸线材；

5)步骤4)得到的线材经过水冷，进入吐丝机得到线材盘条，吐丝温度为860～890℃，并且线材断面的温度均匀；

6)步骤5)得到的线材盘条依次经过风冷、集卷运输，最后打包入库，得到成品82B高速线材盘条。

所述的步骤1)中82B钢坯为截面尺寸为150mm×150mm的连铸方坯。

所述的步骤1)中加热炉为步进式加热炉，燃料采用纯高炉煤气，加热质量保证沿82B钢坯断面温差≤30℃，整个82B钢坯温差≤30℃。

所述的步骤2)中第一道次延伸系数为1.30～1.35，第二道次延伸系数为1.30～1.40，第三道次延伸系数为1.30～1.35，第四道次延伸系数为1.30～1.45，第五道次延伸系数为1.25～1.40，第六道次延伸系数为1.20～1.40。

所述的步骤2)中得到的方钢截面尺寸为60×60～68×68mm。

所述的步骤3和步骤4)中飞剪的头尾剪切长度均为50mm～100mm。

所述的步骤6)中风冷采用斯太尔摩风冷线，风冷段辊道主速度≥1.70m/s，各风冷段控制参数为68％～100％，冷却速度控制在10～15℃/s。

所述的双模块精轧机组的第一模块为6架精轧机，第二模块为4架精轧机。

所述的精轧机为摩根5代45°顶交精轧机。

所述的预精轧机组与双模块精轧机组之间设有两个水冷箱，双模块精轧机组与吐丝机之间设有三个水冷箱。

与现有技术相比，本发明在粗轧中采用无孔型轧制，轧辊具备了共用性，大大减少了轧辊的储备。采用无孔型轧制，能够降低轧辊直径，从而减少轧辊订货重量，达到节约轧辊费用成本的目的，同时采用无孔型轧制，使粗轧辊面利用率增加，孔型寿命增加1倍，导卫寿命增加3倍以上，节约了大量换轧机换导卫时间，提高了生产效率。粗轧机组在轧制82B高速线材盘条过程中钢料的变形参数即延伸系数和宽展系数，能够有效控制钢料尺寸变化，解决了以前的无孔轧制生产工艺存在的钢料脱方问题，使生产事故率大幅降低，产品质量得以提高，具有明显的经济效益。采用本发明的生产工艺，轧辊消耗比常规工艺降低70％，轧机电机负荷比常规工艺下降8％，作业率比常规工艺提高1.2％，生产的82B高速线材盘条符合国家标准，且采用本发明工艺不需要特殊设备，加工成本低，易实现工业化生产。

更进一步，本发明采用步进式加热炉，钢坯能够实现三面加热，是钢坯加热温度均匀，燃料采用纯高炉煤气，炉子密封性能好，可保持炉内气氛稳定，同时通过调节空气和煤气的配比，控制炉内氧化性气氛，在钢坯加热及保温过程中，能够有效的减少脱碳。

更进一步，本发明采用斯太尔摩风冷线，能够提高线材的过冷度，获得细的珠光体片层间距，同时提高线材的强度和韧性，在线材边缘风量大，便于线材的搭接点和中心冷却均匀，提高线材通条温度均匀性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

一种高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺包括以下步骤：

1)将准备好的82B钢坯送入加热炉，加热至980℃～1100℃，82B钢坯为截面尺寸为150mm×150mm的连铸方坯，加热炉为步进式加热炉，燃料采用纯高炉煤气，加热质量保证沿82B钢坯断面温差≤30℃，整个82B钢坯温差≤30℃；

2)对步骤1)的82B钢坯进行6道次的无孔型平辊粗轧机组轧制得到截面尺寸为60×60～68×68mm的方钢，六架轧机平立交替，轧制过程中第一道次延伸系数为1.30～1.35，第二道次延伸系数为1.30～1.40，第三道次延伸系数为1.30～1.35，第四道次延伸系数为1.30～1.45，第五道次延伸系数为1.25～1.40，第六道次延伸系数为1.20～1.40，宽展系数为0.10～0.65，轧制过程中钢坯的运行速度为0.20m/s～1.04m/s；

3)步骤2)得到的方钢经过飞剪剪切头尾，剪切长度为50mm～100mm，然后依次进入6架中轧机组和6架预精轧机组进行轧制得到Φ26mm的圆钢，中轧机组和预精轧机组采用全线平立交替，中轧机组和预精轧机组交替采用椭圆形-圆形孔型；

4)步骤3)得到的圆钢经过飞剪剪切头尾，剪切长度为50mm～100mm，然后进入双模块精轧机组轧制得到所需尺寸线材；

5)步骤4)得到的线材经过水冷，进入吐丝机得到线材盘条，吐丝温度为860～890℃，并且线材断面的温度均匀；

6)步骤5)得到的线材盘条依次经过风冷、集卷运输，最后打包入库，得到成品82B高速线材盘条，风冷采用斯太尔摩风冷线，风冷段辊道主速度≥1.70m/s，各风冷段控制参数为68％～100％，冷却速度控制在10～15℃/s。

双模块精轧机组的第一模块为6架精轧机，第二模块为4架精轧机，精轧机为摩根5代45°顶交精轧机。预精轧机组与双模块精轧机组之间设有两个水冷箱，双模块精轧机组与吐丝机之间设有三个水冷箱。

本发明工艺主要包括：坯料准备→步进式加热炉加热→粗轧机组无孔型轧制→中轧轧组→预精轧组→摩根5代45°顶交精轧机组→水冷段水冷→吐丝机吐丝→斯太尔摩风冷线控制冷却→集卷运输→打包入库，其中无孔型轧制采用6道次平辊轧制，该工艺具体如下：

(1)坯料准备：炼钢厂连铸机拉出的82B钢坯，人工检查坯料表面，表面不合格的坯料，通过修磨加工等方式，检验合格后码堆；并检验坯料的低倍组织；

(2)步进式加热炉加热：步进式加热炉分预热段、加热段和均热段，加热炉主要特点：钢坯可实现三面加热，燃料采用纯高炉煤气，加热质量保证沿钢坯断面温差≤30℃，整个钢坯温差≤30℃；炉子密封性能好，可保持炉内气氛稳定，同时通过调节空气和煤气的配比，控制炉内气氛；

执行严格的钢坯加热及保温制度，控制好炉内氧化性气氛是保证加热炉内减少脱碳的有效办法。按照工艺要求，加热82B钢坯至980℃～1100℃；

(3)粗轧机组无孔型轧制：采用平辊轧制的方式对步骤(2)中加热后的钢坯进行6道次轧制，轧制成截面尺寸为60×60～68×68mm的方钢，轧制时每个轧机的进出口处均设置有用于引导钢坯按要求的方向和状态顺利进出轧机的专用导卫，轧制过程中控制每道次的延伸系数为1.20～1.45，宽展系数为0.10～0.65，轧制过程中钢坯的运行速度为0.20m/s～1.04m/s；

(4)中轧轧组及预精轧组：采用全线平立交替，实现无扭轧制，可大大减少硬线因扭转产生的裂纹等表面和内部缺陷，提高成材率，有利于改善盘条的精度。采用飞剪剪切掉步骤(3)中所述钢条的头尾形状不规则处，然后将剪切后的钢条进行6架中轧机组及6架预精轧组轧制，轧制成Φ26mm的圆钢，中轧机组和预精轧机组交替采用椭圆形-圆形孔型；

(5)精轧机组：采用飞剪剪切掉步骤(4)中预精轧后的钢条头尾形状不规则处，然后将剪切后的钢条进行精轧得到Φ12.5mm的线材，精轧机组为双模块精轧机组，第一模块为6架精轧机，第二模块为4架精轧机，精轧机为摩根5代45°顶交精轧机；

(6)水冷段水冷：水冷共有5个水箱，预精轧机组与双模块精轧机组之间设有两个水冷箱，双模块精轧机组与吐丝机之间设有三个水冷箱，这种设置可以调节不同段的温度，保证按工艺要求进行控制冷却，保证吐丝温度，从而控制其冷却后的内部组织，提高线材的内在质量；

吐丝机吐丝：采用吐丝机将步骤(6)中所述线材转变为圆圈形，得到线材盘条；吐丝温度对组织性能的影响非常重要，通常要求在860℃以上，而且要求断面的温度均匀，吐丝温度的控制是通过精轧机后的水冷管实现的；

斯太尔摩风冷线控制冷却：将步骤(7)中所述线材盘条依次通过风冷的方式进行冷却，风冷段辊道主速度≥1.70m/s，各风冷段控制参数为68％～100％，前4台风机高速运行，后12台风机低速运行，提高过冷度，获得细的珠光体片层间距，以同时提高线材的强度和韧性，线材边缘风量大些，便于搭接点和中心冷却均匀，提高通条均匀性；

集卷运输：将经过风冷后的线材盘条依次通过集卷机集卷，辊道运输；

打包入库：将集卷后的线材盘条采用专用编织袋包装，即得成品82B高速线材盘条。

实施例一：

高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺包括以下步骤：

1)加热：采用步进式加热炉将截面尺寸为150mm×150mm的钢坯加热至980℃；

2)粗轧机组无孔型轧制：采用平辊轧制的方式对步骤1)中加热后的钢坯进行6道次的轧制得到60mm×60mm的方钢，轧制时每个轧机的进出口处均设置有用于引导钢坯按要求的方向和状态顺利进出轧机的导卫，轧制过程中控制每道次的延伸系数分别为：第一道次1.304，第二道次1.361，第三道次1.304，第四道次1.363，第五道次1.31，第六道次1.258；宽展系数为0.25～0.65，轧制过程中钢坯的运行速度为0.205～0.816m/s；

3)中轧机组和预精轧机组：采用飞剪剪切掉步骤2)中所述钢条的头尾形状不规则处，剪切长度为50mm～100mm，然后将剪切后的钢条按照常规方法进行中轧机组和预精轧机组轧制，得到Φ26mm的圆钢，由于82B高碳钢变形抗力大，合理分配各道次的压下量，以保持各道温度均匀，实现恒温轧制，同时保证合理的活套量及连轧常数，中轧机组和预精轧机组交替采用椭圆形-圆形孔型；

4)精轧机组：采用飞剪剪切掉步骤3)中预精轧后的钢条头尾形状不规则处剪切长度为50mm～100mm，然后将剪切后的钢条按照常规方法进行精轧得到截面尺寸为Φ12.5mm的线材；

5)吐丝：采用吐丝机将步骤4)中所述线材转变为圆圈形，得到线材盘条,吐丝温度控制在860～890℃，保持奥氏体晶粒度,避免过分长大，根据82B品种、规格及吐丝速度来设定水量、水压及喷嘴投入数，不要冷速过快而导致表面出现马氏体组织；

6)控冷：将步骤5)中所述线材盘条依次通过常规水冷和风冷的方式进行冷却，将82B高碳钢在风冷运输线上通过调节辊道速度和风机风量使冷却速度控制在10～15℃/s，线材边缘风量大些，便于搭接点和中心冷却均匀，提高通条均匀性；

包装：将中冷却后的线材盘条包装，即得成品82B高速线材盘条。

粗轧机组无孔型轧制参数如下表所示：

机架	1#	2#	3#	4#	5#	6#
							孔型形状	平辊	平辊	平辊	平辊	平辊	平辊
压下量mm	45	60	48	57	37	39
							展宽系数β	0.4	0.25	0.63	0.32	0.65	0.36
延伸系数λ	1.304	1.361	1.304	1.363	1.31	1.258
							辊径mm	475	448	474	439	485	350
轧制速度m/s	0.205	0.278	0.363	0.495	0.648	0.816
							总速比	86.6	62.47	86.6	43.359	56.9	27.617
工作辊径mm	475	448	474	439	485	350
							电机转速rpm	713.8	740.4	1266.6	933.7	1451.9	1229.7

本发明的无孔型轧制轧件受力简单，附加应力小，金属变形均匀，没有轧槽侧壁对轧件的作用力，以及轧槽周边辊径差对轧件引起的摩擦力的作用，因此无孔型轧制力矩比用常规孔型轧制减小22.33％，轧制力矩的减小使得轧制过程中轧机的负荷大幅度降低，降低了轧制过程中的能量损耗，降低了成本，具体无孔型轧制与孔型轧制力矩对比如下表所示：

实施例二：

1)加热：采用步进式加热炉将截面尺寸为150mm×150mm的钢坯加热至1040℃；

2)粗轧机组无孔型轧制：采用平辊轧制的方式对步骤1)中加热后的钢坯进行6道次的轧制得到64mm×64mm的方钢，轧制时每个轧机的进出口处均设置有用于引导钢坯按要求的方向和状态顺利进出轧机的导卫，轧制过程中控制每道次的延伸系数分别为：第一道次1.301，第二道次1.312，第三道次1.318，第四道次1.359，第五道次1.275，第六道次1.388；宽展系数为0.153～0.330，轧制过程中钢坯的运行速度为0.20～0.82m/s；

3)中轧机组和预精轧机组：采用飞剪剪切掉步骤2)中所述钢条的头尾形状不规则处，剪切长度为55mm～85mm，然后将剪切后的钢条按照常规方法进行中轧机组和预精轧机组轧制，得到Φ26mm的圆钢，由于82B高碳钢变形抗力大，合理分配各道次的压下量，以保持各道温度均匀，实现恒温轧制，同时保证合理的活套量及连轧常数，中轧机组和预精轧机组交替采用椭圆形-圆形孔型；

4)精轧机组：采用飞剪剪切掉步骤3)中预精轧后的钢条头尾形状不规则处剪切长度为55mm～85mm，然后将剪切后的钢条按照常规方法进行精轧得到截面尺寸为Φ12.5mm的线材；

5)吐丝：采用吐丝机将步骤4)中所述线材转变为圆圈形，得到线材盘条,吐丝温度控制在860～890℃，保持奥氏体晶粒度，避免过分长大，根据82B品种、规格及吐丝速度来设定水量、水压及喷嘴投入数，不要冷速过快而导致表面出现马氏体组织；

6)控冷：将步骤5)中所述线材盘条依次通过常规水冷和风冷的方式进行冷却，将82B高碳钢在风冷运输线上通过调节辊道速度和风机风量使冷却速度控制在10～15℃/s，线材边缘风量大些，便于搭接点和中心冷却均匀，提高通条均匀性；

包装：将冷却后的线材盘条包装，即得成品82B高速线材盘条。

粗轧机组无孔型轧制参数如下表所示：

机架	1#	2#	3#	4#	5#	6#
							孔型形状	平辊	平辊	平辊	平辊	平辊	平辊
压下量mm	50	64	52	53	28	47
							展宽系数β	0.153	0.21	0.33	0.159	0.207	0.25
延伸系数λ	1.301	1.312	1.318	1.359	1.275	1.388
							辊径mm	531	526	560	530	550	550
轧制速度m/s	0.2	0.26	0.34	0.46	0.59	0.82
							总速比	86.6	62.47	86.6	43.359	56.9	27.617
工作辊径mm	531	526	560	530	550	550
							电机转速rpm	735.2	763.5	1250.3	925.6	1435.8	1298.3

实施例三：

高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺包括以下步骤：

1)加热：采用步进式加热炉将截面尺寸为150mm×150mm的钢坯加热至1060℃；

2)粗轧机组无孔型轧制：采用平辊轧制的方式对步骤1)中加热后的钢坯进行6道次的轧制得到68mm×68mm的方钢，轧制时每个轧机的进出口处均设置有用于引导钢坯按要求的方向和状态顺利进出轧机的导卫，轧制过程中控制每道次的延伸系数分别为：第一道次1.301，第二道次1.311，第三道次1.314，第四道次1.312，第五道次1.278，第六道次1.277；宽展系数为0.10～0.30，轧制过程中钢坯的运行速度为0.22～0.82m/s；

3)中轧机组和预精轧机组：采用飞剪剪切掉步骤2)中所述钢条的头尾形状不规则处，剪切长度为60mm～90mm，然后将剪切后的钢条按照常规方法进行中轧机组和预精轧机组轧制，得到Φ26mm的圆钢，由于82B高碳钢变形抗力大，合理分配各道次的压下量，以保持各道温度均匀，实现恒温轧制，同时保证合理的活套量及连轧常数，中轧机组和预精轧机组交替采用椭圆形-圆形孔型；

4)精轧机组：采用飞剪剪切掉步骤3)中预精轧后的钢条头尾形状不规则处剪切长度为50mm～100mm，然后将剪切后的钢条按照常规方法进行精轧得到截面尺寸为Φ12.5mm的线材；

5)吐丝：采用吐丝机将步骤4)中所述线材转变为圆圈形，得到线材盘条,吐丝温度控制在860～890℃，保持奥氏体晶粒度,避免过分长大，根据82B品种、规格及吐丝速度来设定水量、水压及喷嘴投入数，不要冷速过快而导致表面出现马氏体组织；

6)控冷：将步骤5)中所述线材盘条依次通过常规水冷和风冷的方式进行冷却，将82B高碳钢在风冷运输线上，通过调节辊道速度和风机风量使冷却速度控制在10～15℃/s，线材边缘风量大些，便于搭接点和中心冷却均匀，提高通条均匀性；

包装：将冷却后的线材盘条包装，即得成品82B高速线材盘条。

粗轧机组无孔型轧制参数如下表所示：

本发明在粗轧中采用无孔型轧制，轧辊具备了共用性，大大减少了轧辊的储备。采用无孔型轧制，能够降低轧辊直径，从而减少轧辊订货重量，达到节约轧辊费用成本的目的，同时采用无孔型轧制，使粗轧辊面利用率增加，孔型寿命增加1倍，导卫寿命增加3倍以上，节约了大量换轧机换导卫时间，提高了生产效率。粗轧机组在轧制82B高速线材盘条过程中钢料的变形参数即延伸系数和宽展系数，能够有效控制钢料尺寸变化，解决了以前的无孔轧制生产工艺存在的钢料脱方问题，使生产事故率大幅降低，产品质量得以提高，具有明显的经济效益。采用本发明的生产工艺，轧辊消耗比常规工艺降低70％，轧机电机负荷比常规工艺下降8％，作业率比常规工艺提高1.2％，生产的82B高速线材盘条符合国家标准，且采用本发明工艺不需要特殊设备，加工成本低，易实现工业化生产。

本发明采用步进式加热炉，钢坯能够实现三面加热，是钢坯加热温度均匀，燃料采用纯高炉煤气，炉子密封性能好，可保持炉内气氛稳定，同时通过调节空气和煤气的配比，控制炉内氧化性气氛，在钢坯加热及保温过程中，能够有效的减少脱碳。

本发明采用斯太尔摩风冷线，能够提高线材的过冷度，获得细的珠光体片层间距，同时提高线材的强度和韧性，在线材边缘风量大，便于线材的搭接点和中心冷却均匀，提高线材通条温度均匀性。

Claims (1)

1.一种高速线材轧机无孔型轧制82B盘条的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1)将82B钢坯送入加热炉，加热至980℃～1100℃，加热质量保证沿82B钢坯断面温差≤30℃，整个82B钢坯温差≤30℃；82B钢坯为截面尺寸为150mm×150mm的连铸方坯；加热炉为步进式加热炉，燃料采用纯高炉煤气；

2)对步骤1)加热后的82B钢坯进行6道次的无孔型平辊粗轧机组轧制，得到方钢，得到的方钢截面尺寸为60×60～68×68mm，六架粗轧机平立交替，轧制过程中控制第一道次延伸系数为1.30～1.35，第二道次延伸系数为1.30～1.40，第三道次延伸系数为1.30～1.35，第四道次延伸系数为1.30～1.45，第五道次延伸系数为1.25～1.40，第六道次延伸系数为1.20～1.40，每道次宽展系数为0.10～0.65，轧制过程中钢坯的运行速度为0.20m/s～1.04m/s；

3)步骤2)得到的方钢经过飞剪剪切头尾，头尾剪切长度为50mm～100mm，然后依次进入6架中轧机组和6架预精轧机组进行轧制得到圆钢，中轧机组和预精轧机组采用全线平立交替；

4)步骤3)得到的圆钢经过飞剪剪切头尾，头尾剪切长度为50mm～100mm，然后进入双模块精轧机组轧制得到所需尺寸的线材，双模块精轧机组的第一模块为6架精轧机，第二模块为4架精轧机，精轧机为摩根5代45°顶交精轧机；

5)步骤4)得到的线材经过水冷，进入吐丝机得到线材盘条，吐丝温度为860～890℃，线材断面的温度均匀；

6)步骤5)得到的线材盘条依次经过风冷、集卷运输，最后打包入库，得到成品82B高速线材盘条，所述风冷采用斯太尔摩风冷线，风冷段辊道主速度≥1.70m/s，各风冷段控制参数为68％～100％，冷却速度控制在10～15℃/s，所述的预精轧机组与双模块精轧机组之间设有两个水冷箱，双模块精轧机组与吐丝机之间设有三个水冷箱。